新形势下煤矿绿色开采技术及应用

随着当前科学技术的不断创新发展,作为当前重要能源的煤矿资源,其在开采过程的所采用的开采技术受到越来越广泛的关注,而想着绿色开采的技术目标出发,能够开采出更多的煤矿资源,并促进其可持续发展。本文对煤矿绿色开采技术及其应用进行探讨,分析新形势下煤矿绿色开采中存在的一些问题,着重分析绿色开采技术的应用,为新形势下煤矿的绿色开采技术提供有用的参考,从而促进绿色开采技术的发展。     

注蒸汽开采冻土区天然气水合物数值计算与野外应用

试开采研究是天然气水合物从理论研究走向商业化开采的必经之路。提出的注蒸汽开采是一种综合开采方法,是在降压开采的基础上,往孔内注入热蒸汽对水合物目标开采层进行激振往复式热激发。注蒸汽开采能够避免“自保护效应”,促进水合物进一步分解,理论上能够扩大开采范围、提高产气量。利用FLUENT数值模拟软件对蒸汽加热水合物层动态过程进行数值计算,通过模拟计算结果对比分析,在满足开采要求的前提下确定最佳的注蒸汽功率为20 kW,注热时长为38 h。在青海木里盆地天然气水合物试采项目中,注蒸汽开采进行了5.2 h开采试验,产气量为3.25 m3。     

广东省矿山越界开采遥感调查与监测研究

根据越界开采定义,提出矿山越界开采技术方法和技术路线。通过开展2012年度广东省矿山越界开采遥感调查,获取较为真实的矿山越界开采最新状况,且根据近三年广东省矿山越界开采遥感动态监测所获得的数据,得出矿山越界开采,呈日益严重的趋势。通过遥感调查与监测,指出广东省矿山越界开采存在的主要问题,并提出有益的建议和对策,希望遥感能够作为技术支撑更好地为矿政管理服务。     

煤炭条带式充填开采采场覆岩运动演化规律

充填开采是一项方兴未艾的煤炭开采技术,它可有效控制采场覆岩运动而减轻开采衍生灾害。为了探究技术和经济可行的充填开采技术,利用数值方法计算分析了多工况下的条带式充填开采采场覆岩运动规律。结果表明,条带式充填开采可有效控制岩层移动和应力分布,形成稳定且半径较小的应力拱,使冒落带发育高度缩小,有效减轻岩层破坏程度,限制开采扰动对覆岩的影响范围。另外,充填条带间距是控制充填效果的重要影响因素。根据文中设置的开采和充填条件,充填条带宽度和间距约为1:1时,充填开采可实现技术上可行且经济的效果。     

基于不同开采方式作用下采动斜坡变形特征研究——以贵州发耳煤矿为例

煤层开采顺序和开采方式对采动斜坡起着一定控制作用,影响着采动斜坡的稳定性。近年来,大量学者对采动斜坡的研究仅限于采动斜坡自身原型的变形破坏模式研究,考虑煤层开采顺序和方式对采动斜坡的控制作用不够深入。贵州省发耳煤矿是典型的在多层开采作用下发生变形的缓倾结构采动斜坡。本文以贵州六盘水发耳煤矿尖山营变形体为例,基于离散元数值模拟原理,采用颗粒流数值模拟方法,对比了不同开采方式下对采动斜坡的变形破坏影响。结果表明：在进行煤层开采时,一次开采和分布开采对斜坡变形有着较大影响,分布开采时煤柱发生破坏后会加剧斜坡变形,不利于斜坡稳定;在分布开采时,正向开采对于坡体的损伤更为严重,斜坡变形更加明显;煤层开采后,上覆岩体竖直位移略大于煤层开采厚度,斜坡合位移受水平位移影响较大,坡脚及坡肩位置的煤层开挖对斜坡的变形影响显著。     

急倾斜煤柱开采后对巷道影响的数值模拟

为提高煤炭的回收率和经济效益,针对长沟峪煤矿4槽煤柱,应用ANSYS有限元软件对-230～-310水平的煤柱开采前后进行数值模拟,得出:(1)煤柱开采以后,煤岩体总体下沉,但对-140水平巷道影响较小。(2)开采后,煤柱的中间部位是转折区,煤柱中部以上主应力减小,属于安全区域;煤柱中部以下主应力增大,随深度的增加,主应力增大;-320水平附近煤柱采后的主应力是采前的2倍多,是煤柱开采后主应力最大的地方,所以开采此区域为相对重点注意区域。(3)煤柱开采后-140水平的煤柱附近主应力增大,是没开采前的1.6倍,也是煤柱开采后主应力较大的地方,开采前要适当对-140水平煤柱附近进行加固。数值模拟得出结果和实际开采吻合较好,因此急倾斜煤柱开采后对巷道影响的数值模拟对开采有一定的指导意义。     

七五井田内房裂现象分析

为查明七五井田范围内村庄房裂现象与井下采煤的关系,应用开采沉陷计算法确定开采影响范围。在与邻近矿区进行地质条件、开采方法综合比较、分析的基础上,确定了合理的计算参数;并将所求得的开采影响边界与其它方法所确定的开采影响边界相互校核,得到了最终开采影响边界。结果证明,房裂与井下开采无关。其主要原因是区域地质构造活动、工程地质条件及房屋建筑质量不佳。      

吴堡矿区横沟井田矿井充水因素评价

吴堡矿区赋存着丰富的煤炭资源,但开采技术条件较复杂,其中水文地质条件复杂是影响煤炭开采的主要不利开采技术条件。本文依据横沟井田勘探资料,较全面地分析了井田水文地质条件,并着重评价了井田矿井充水因素。认为黄河水对横沟井田煤炭开采无影响;奥灰承压水对山西组煤层开采在正常地段不会造成危害,对太原组煤层开采有很大的威胁。并提出太原组煤层能否开采利用,还需进一步作详细地质勘查研究工作。     

黄陵矿区富油煤对流加热原位转化开发效果数值模拟

有效开发富油煤提取石油对缓解我国油气紧张具有重要的现实意义,地下原位开采对流加热技术是富油煤有效开发的主要技术之一。以黄陵矿区延安组富油煤层为例,将高温蒸汽和氮气作为加热介质,采用地下原位转化开采对流加热的技术手段,分别研究2种加热介质在不同注入压力下的开采效果与能量回报率。结果表明：当注入气体的温度为400℃时,注蒸汽开采的加热效率更高,相同注入压力下注蒸汽开采将地层干酪根开采完所需要的时间小于注入高温氮气,二者比例为0.52～0.68,节省时间效果明显,注蒸汽开采与注氮气开采的天然气总产量比例为1.07～1.11,油总产量比例为0.82～0.85,二者差值随注入压力的增加而逐渐减小。注蒸汽开采与注氮气开采的能量回报率比例为1.754～2.363,注蒸汽开采注入压力为6 MPa时能量回报率在4.99 a达到峰值1.796,注氮气开采均未达到能量正收益。无论哪种加热介质,增加注入压力都能够缩短加热反应时间,有利于提高注蒸汽能量回报率。注氮气开采的地层流体有效渗透率较高,利于油气在地层中流动。注蒸汽开采在富油煤清洁开采方面具有优越性,为富油煤清洁开采的具体生产过程提供一定的数据参考依据。     

大雨沟水源地非管井取水方式的选取

在大雨沟水源地开采地下水,结合当地水文地质条件,以非管井开采方式作为备选方案。对廊道、辐射井、渗流井三种开采方式分别建立"渗流-管流"耦合模型,并设计相应开采方案对平、枯水期的开采量进行计算。根据计算结果,对各开采方式的优选方案进行对比,分析开采量及平枯水期的衰减率,并综合考虑其它因素,最终确定采用渗流井方式开采地下水。     

地下水稳定流理论与水资源评价问题讨论

本文作者认为作为相对性的稳定流理论仍然具有强大的生命力,特别是在评价、开发地下水资源的领域中还有广阔的应用前景。本文引进了一个“临界流量”新词语,在抽水中可作为划分稳定流与非稳定流的大致界限,这对保证成井的稳定供水以及进行块段疏干都具有实用意义。     

过渡型流体转换对洪水型重力流沉积研究的启示及地质意义

洪水型重力流是重力流沉积学的研究热点,以往研究认为洪水型重力流具有紊流支撑的流体性质,对于其流体性质转化及其沉积记录的识别不够深入。近年研究揭示重力流沉积过程中可形成多种过渡型流体,具有特殊流体转换机制和沉积特征。通过调研国内外最新文献,系统介绍了过渡型流体基本特征、沉积机制方面的研究进展,并讨论了其对洪水型重力流沉积研究的启示及地质意义。研究结果表明：在少量黏土矿物影响下,沉积物重力流流体的性质即可由紊流向层流转化,形成特殊的过渡型流体。转化过程主要取决于黏土矿物含量和类型控制的流体内聚力和流速控制的紊流应力二者之间的相互作用。过渡型流体可以产生大型流水沙纹（large current ripple）、砂质纹层—泥质纹层间互形成的低幅度沙波（low amplitude bed wave）等独特的底床类型。尽管实验研究揭示了过渡型流体可能形成的沉积底床特征,针对洪水型重力流沉积记录中过渡型流体的解释仍十分缺乏,尤其是过渡型流体转换机制及其沉积响应仍亟待深入探索。过渡型流体的沉积底形是研究洪水型重力流沉积动力机制的重要载体,可为深入理解洪水型重力流沉积过程提供新视角,同时可能具有更广泛的沉积学研究价值。     

过渡型流体转换对洪水型重力流沉积研究的启示及地质意义

洪水型重力流是重力流沉积学的研究热点,以往研究认为洪水型重力流具有紊流支撑的流体性质,对于其流体性质转化及其沉积记录的识别不够深入。近年研究揭示重力流沉积过程中可形成多种过渡型流体,具有特殊流体转换机制和沉积特征。通过调研国内外最新文献,系统介绍了过渡型流体基本特征、沉积机制方面的研究进展,并讨论了其对洪水型重力流沉积研究的启示及地质意义。研究结果表明：在少量黏土矿物影响下,沉积物重力流流体的性质即可由紊流向层流转化,形成特殊的过渡型流体。转化过程主要取决于黏土矿物含量和类型控制的流体内聚力和流速控制的紊流应力二者之间的相互作用。过渡型流体可以产生大型流水沙纹(large current ripple)、砂质纹层—泥质纹层间互形成的低幅度沙波(low amplitude bed wave)等独特的底床类型。尽管实验研究揭示了过渡型流体可能形成的沉积底床特征,针对洪水型重力流沉积记录中过渡型流体的解释仍十分缺乏,尤其是过渡型流体转换机制及其沉积响应仍亟待深入探索。过渡型流体的沉积底形是研究洪水型重力流沉积动力机制的重要载体,可为深入理解洪水型重力流沉积过程提供新视角,同时可能具有更广泛的...     

薄层水流速度测量系统的研究

根据水流影响电解质扩散和其导电特性的分析,结合电解质脉冲在水流中迁移的数学模型,设计了薄层水流速度测试系统。用Visual Basic语言编写了操作系统,实现了数据采集、参数计算和分析自动化。实验和模拟结果表明,模拟水槽实验中用流量法测量的流速和电解质扩散法测量的水流速度误差很小,说明用此系统测量浅层水流的流速是可行的。     

基于网络流理论的输油管道的最大输送问题研究

在天然气管道网络系统的工艺设计方案中,对布站的站点选择主要取决于其运营成本的相互比较,但鉴于需求和供应之间的关系,还必须考虑管道的输送能力和站点的容量等问题。对于这样复杂化的问题,利用网络流理论的最大流问题和最小费用的最大流问题,建立了输油管道最大输送问题的网络优化模型,并通过实例说明其有效性和可靠性。为输油管道网系统的构建提供了一种新的优化方法,在天然气管道输送决策管理中具有一定的理论参考价值和现实意义。     

Laboratory investigations into the threshold of movement of natural sand-sized sediments under unidirectional, oscillatory and combined flows

The threshold of movement of sediment obtained from sandbanks within the Bristol Channel (UK) is investigated under unidirectional, oscillatory and combined flows. The experiments were undertaken in a recirculating, unidirectional laboratory flume containing an oscillating plate to simulate wave action, with movement along the same axis as the unidirectional flows. The sand samples consisted of cohesionless quartz grains with median grain sizes between 0·315 and 0·513 mm. The experiments were performed under flow velocities (measured at 2 cm above the bed) ranging between 0 and 24 cm s^–1 and oscillatory currents (wave periods of 5, 12 and 15 s) ranging from 0 to 28 cm s^–1. The critical conditions for the initiation of sediment movement were assessed, by visual observation, using the Yalin criterion. The results show that, under unidirectional flow, there is a slight overestimation of the threshold of naturally graded sediments derived on the basis of empirically derived threshold curves for artificially prepared sediments under similar flow conditions. In the case of oscillatory flows, the threshold for the natural sands is found to be higher than that predicted by previously derived empirical curves. Under combined flows, wave period is shown to control threshold conditions, with the unidirectional and oscillatory flow components combining in a linear fashion for long-period (12 s and 15 s) waves. In contrast, in the presence of short-period (5 s) waves, the unidirectional and oscillatory components of the flow appear to 'decouple'. For high orbital velocities, in both cases, the effect of the wave period on threshold diminishes.     

流量监测软在线架构与实践

聚焦新形势下水资源监测预警、生态流量监测等"水利行业强监管"的要求,以及实时流量监测的迫切需要,基于影响流量的内在水力要素关联,利用已有的实时要素监测信息,架构流量实时监测的通用算法,实现流量"软在线",成果在安徽普遍应用.与既有以流速传感为基础的流量在线监测"硬在线"方法互为补充,探索结果提示新一轮规划应拓宽视野,必...     

盐水楔运动规律的研究述评

对国外通过室内试验、野外观测、理论分析和数值试验等手段,在盐水楔的产生、运动、宏观特征及内在机制等方面在近半个世纪以来所取得的主要研究成果进行归纳,形成一个比较完整的体系,并对其发展历史、当前水平及今后研究方向提出了笔者的见解。     

多空隙组合地质单元渗流理论分析与试验

岩体通常是以孔隙岩石为基质并包含各种成因的裂隙和溶隙的复杂多空隙组合地质材料。为研究孔隙-裂隙-溶隙多空隙组合介质的渗流特性,在简要介绍多孔介质渗流Darcy定律、平板窄缝流Poiseuille定律和圆形管道流Darcy-Weibach理论的基础上,分析了几种孔隙-裂隙-溶隙组合情况的多空隙介质渗流特性,推导出相应组合的等效渗透系数KE,给出了描述多空隙组合介质KE的一般表达式,讨论了影响各种空隙组合KE的主要因素。以普通砖模拟岩石基质,通过砖身钻孔填充及砖间缝隙填充,试验模拟了岩溶岩体和裂隙岩体中溶孔和裂隙填充后的渗透情况。试验结果与所推求理论公式计算出的KE在同一量级且误差很小,很好地验证了所推导的多空隙组合介质渗透系数表达式的有效性。     

低渗透岩体饱和渗流研究进展

低渗透介质中的水流会影响水文地质系统和地球化学系统的演化,影响石油和矿藏的形成。低渗透介质在废弃物的处置和填埋、工程安全以及环境变化方面都是非常重要的。长期以来,人们在分析中一直以达西定律为基础,却没有在符合实际的低压力梯度下对其进行验证。由于低渗透介质中的水文地质条件的复杂性以及在测量水头和孔隙流体取样上的难度,分析比较困难。通过对低渗透介质饱和渗流研究的回顾,就非达西流、多因素作用下的耦合渗流以及渗透和超滤现象进行了讨论,对影响和阻碍低渗透渗流研究的因素进行探讨,并就开展进一步研究提出了相应的建议。